CN107163778A - 一种改进型防火涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进型防火涂料，本发明的改进型防火涂料按重量分数配比由以下组分制成：成膜剂：8‑25份；无机空心填料：0.5‑5份；酸供体：5‑36份；碳供体：2‑28份；发泡剂：1‑21份；增效剂：1‑8份；溶剂：1‑10份；环氧树脂：1‑27份；纤维素醚：15‑25份；膨胀蛭石：1‑6份；氢氧化镁：2‑5份；硅酸钠：1‑6份；二甲基硅油：5‑10份；异丁酮：20‑40份；氯化石蜡：1‑6份。本发明的优点在于：该防火涂料为无卤防火涂料，其具有环保性好，同时还具有持久的耐火性和阻燃效率高等优点。

Description

一种改进型防火涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种改进型防火涂料。
背景技术
钢材不具备可燃性，但是钢材的导热系数大，常温导热系数达58.2W/m·K。遇火或遇热温度达到500℃左右时，钢材的弹性模量、屈服强度和极限强度将显著降低，应变急剧增大，致使其迅速扭曲变形，导致钢结构部分或全部塌陷破坏。实验表明，钢材具有耐热而不耐高温的特性，并随着温度的升高，钢材的强度会逐渐降低。如在火灾的作用下，钢结构构件温度达到350℃、500℃、600℃时，强度分别下降1/3、1/2和2/3。当温度一旦达到500℃以上，钢结构构件就会发生软化而导致建筑瞬时崩溃倒塌。而涂覆在钢结构表面的膨胀型防火涂料能够延长火灾中钢结构建筑的支撑时间，为人们赢得撤离火灾现场的时间。
钢结构防火涂料发展到现在，可用不同的方法来对其分类：从所用的分散体系进行分类，可分为水溶型和溶剂型；从防火形式进行分类，可分为膨胀型和非膨胀型；在应用范围上，进行分类分室外型和室内型；从厚度来分类，分为厚涂型、薄涂型和超薄型。目前常用的品种中厚涂型和薄涂型涂料大多是水溶型的，超薄型有水溶型和溶剂型两类。薄涂型和超薄型基本上都是膨胀型，厚涂型是非膨胀型的。
近年来，随着人们环保意识的不断增强，水性防火涂料受到了越来越多的关注。水性防火涂料以水做溶剂，因此价格较油性防火涂料低并且降低了对大气的污染；水性涂料仅采用少量或者不采用有机溶剂，改善了作业环境，同时，在降低污染、节省资源方面的效果也比较显著；水性涂料涂层附着力强，对材质表面的适应性也比较好；水性涂料施工涂装工具可用水清洗，从而减少清洗溶剂的消耗；水性防火涂料的展平性好，在内腔、焊缝、棱角、棱边等部位都能进行施工，具有很好的防护性。
水性防火涂料阻燃原理如下：(1)本身具有难燃性或不燃性。涂层遇火受热后，可以通过熔融、膨胀等物理变化以及聚合物等组分的分解和炭化等化学作用吸收大量热量，抵消一部分作用于物体的热，从而延缓基材的受热升温过程；(2)遇火受热分解出不可燃的惰性气体，冲淡被保护基材受热分解出的易燃气体和空气中的氧气，抑制燃烧；(3)遇热释放活性自由基。该活性自由基与有机自由基结合后能减缓或终止燃烧连锁反应；(4)遇热膨胀，形成隔热隔氧的膨胀炭层，封闭基材，从而阻止基材着火燃烧。
传统的膨胀型防火涂料的耐火性能一般通过加入含卤材料实现或加强。涂料中的卤素化合物，在高温下能分解出卤化氢，卤化氢可以捕捉有机物在受热氧化燃烧时分解出的羟基自由基，使连锁反应终止，从而阻止了有焰燃烧的发生。同时不可燃气体卤化氢可以降低可燃气体的浓度和空气中氧气的浓度，也抑制了有焰燃烧的反应。
防火涂料中使用含卤阻燃材料，最大的优点就是用量少、阻燃效率高且适应性广。但其也存在严重的缺点，就是一旦发生火灾，由于热分解和燃烧会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，从而妨碍救火和人员疏散，同时腐蚀仪器和设备。特别是人们发现火灾中的死亡事故有80％以上是材料产生的浓烟和有毒气体造成的。因此，无卤阻燃防火材料得到了越来越多的重视，希望通过零卤供选方案来替换这些含卤材料。
专利CN102675992B介绍了一种以苯丙乳液，聚磷酸铵，季戊四醇，三聚氰胺，钛白粉，氢氧化铝，硼酸锌，氯化石蜡，防腐杀菌剂，分散剂，成膜助剂，纤维素醚，羟基硅油和水制备的膨胀型水性饰面防火涂料。在水中浸泡72小时，不开裂、不起泡、不脱落，耐火时间为40min。但是该防火涂料耐火时间较短，原因是火灾中产生的膨胀炭缺乏强度和耐久性。这些因素限制了对基材的保护程度。
鉴于上述问题的存在有必要开发出一种具有良好的膨胀炭强度和耐久性的防火涂料，以延长防火涂层的耐火时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进型防火涂料，以解决现有技术中防火涂料在使用过程中膨胀炭的强度小，耐久性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种改进型防火涂料，其创新点在于：按重量分数配比由以下组分制成：
成膜剂：8-25份；
无机空心填料：0.5-5份；
酸供体：5-36份；
碳供体：2-28份；
发泡剂：1-21份；
增效剂：1-8份；
溶剂：1-10份；
环氧树脂：1-27份；
纤维素醚：15-25份；
膨胀蛭石：1-6份；
氢氧化镁：2-5份；
硅酸钠：1-6份；
二甲基硅油：5-10份；
异丁酮：20-40份；
氯化石蜡：1-6份。
进一步的，所述无机空心填料选自空心玻璃珠、空心玻璃纤维和氧化铝空心球组成的组中的一种或多种。
进一步的，所述增效剂选自金属氧化物和/或矿物纤维，金属氧化物与矿物纤维的重量比为0.2～1。
进一步的，所述成膜剂选自醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯聚合乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯乳液、有机硅改性丙烯酸酯乳液、聚苯乙烯改性乳液、纯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液、水溶性氨基树脂和水溶性酚醛树脂组成的组中的一种或多种。
进一步的，所述酸供体选自聚磷酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和甲酸组成的组中的一种或多种。
进一步的，所述碳供体选自季戊四醇、二季戊四醇、山梨醇、丁四醇、淀粉、环己六醇和麦芽糖组成的组中的一种或多种。
进一步的，所述发泡剂选自三聚氰胺、双氰胺、聚酰胺、密胺、聚脲、胍、甘氨酸和尿素组成的组中的一种或多种。
本发明的优点在于：应用本发明的技术方案，在成膜剂、酸供体、碳供体、发泡剂和溶剂的基础上添加无机空心填料、金属氧化物和/或矿物纤维。无机空心填料具有较小的传导系数，能够有效降低防火涂料的导热性，从而有利于提高防火涂料的耐火性和阻燃效率。更为特别的是，由于金属氧化物和/或矿物纤维均可以强化炭层结构，同时成膜剂能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能和乳液的成膜机理，促进防火涂料形成连续性薄膜，因此成膜剂与金属氧化物和/或无机空心填料的共同使用能够有效提高防火涂料涂层的韧性和机械强度，从而有利于提高上述防火体系形成的三维空间结构膨胀炭层的强度和烧穿阻力，进而有利于延长防火涂料的耐火时间。此外，将上述组分的用量控制在上述范围内，有利于发挥各组分的协同效果。综合上述各方面原因，本发明提供的防火涂料具有优异的耐火性能。
本发明中各物质配伍合理，应用范围广，防火性能较好，本发明产品对大部分材料如木材、金属、玻璃、塑料、橡胶、皮革、陶瓷、纤维等都有良好的粘接力，固化后的产品具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性及良好的电绝缘性；本发明产品具有极佳的封闭性，阻燃成分不会迁移到涂层面，因此其防火性能受时间和环境的影响较小。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明的改进型防火涂料按重量分数配比由以下组分制成：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液： 25份；
空心玻璃珠： 5份；
聚磷酸铵： 36份；
季戊四醇： 28份；
三聚氰胺： 21份；
矿物纤维： 8份；
溶剂： 10份；
环氧树脂： 27份；
纤维素醚： 25份；
膨胀蛭石： 6份；
氢氧化镁： 5份；
硅酸钠： 6份；
二甲基硅油： 10份；
异丁酮： 40份；
氯化石蜡： 6份。
实施例2
本发明的改进型防火涂料按重量分数配比由以下组分制成：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液：8份；
空心玻璃珠：0.5份；
聚磷酸铵：5份；
季戊四醇：2份；
三聚氰胺：1份；
矿物纤维：1份；
溶剂：1份；
环氧树脂：1份；
纤维素醚：15份；
膨胀蛭石：1份；
氢氧化镁：2份；
硅酸钠：1份；
二甲基硅油：5份；
异丁酮：20份；
氯化石蜡：1份。
实施例3
本发明的改进型防火涂料按重量分数配比由以下组分制成：
苯乙烯-丙烯酸酯乳液：15份；
空心玻璃珠：3份；
聚磷酸铵：21份；
季戊四醇：16份；
三聚氰胺：12份；
矿物纤维：5份；
溶剂：5份；
环氧树脂：14份；
纤维素醚：21份；
膨胀蛭石：3份；
氢氧化镁：4份；
硅酸钠：3份；
二甲基硅油：8份；
异丁酮：30份；
氯化石蜡：3份。
应用本发明的技术方案，在成膜剂、酸供体、碳供体、发泡剂和溶剂的基础上添加无机空心填料、金属氧化物和/或矿物纤维。无机空心填料具有较小的传导系数，能够有效降低防火涂料的导热性，从而有利于提高防火涂料的耐火性和阻燃效率。更为特别的是，由于金属氧化物和/或矿物纤维均可以强化炭层结构，同时成膜剂能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能和乳液的成膜机理，促进防火涂料形成连续性薄膜，因此成膜剂与金属氧化物和/或无机空心填料的共同使用能够有效提高防火涂料涂层的韧性和机械强度，从而有利于提高上述防火体系形成的三维空间结构膨胀炭层的强度和烧穿阻力，进而有利于延长防火涂料的耐火时间。此外，将上述组分的用量控制在上述范围内，有利于发挥各组分的协同效果。综合上述各方面原因，本发明提供的防火涂料具有优异的耐火性能。
本发明中各物质配伍合理，应用范围广，防火性能较好，本发明产品对大部分材料如木材、金属、玻璃、塑料、橡胶、皮革、陶瓷、纤维等都有良好的粘接力，固化后的产品具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性及良好的电绝缘性；本发明产品具有极佳的封闭性，阻燃成分不会迁移到涂层面，因此其防火性能受时间和环境的影响较小。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种改进型防火涂料，其特征在于：按重量分数配比由以下组分制成：
成膜剂：8-25份；
无机空心填料：0.5-5份；
酸供体：5-36份；
碳供体：2-28份；
发泡剂：1-21份；
增效剂：1-8份；
溶剂：1-10份；
环氧树脂：1-27份；
纤维素醚：15-25份；
膨胀蛭石：1-6份；
氢氧化镁：2-5份；
硅酸钠：1-6份；
二甲基硅油：5-10份；
异丁酮：20-40份；
氯化石蜡：1-6份。
2.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述无机空心填料选自空心玻璃珠、空心玻璃纤维和氧化铝空心球组成的组中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述增效剂选自金属氧化物和/或矿物纤维，金属氧化物与矿物纤维的重量比为0.2～1。
4.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述成膜剂选自醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯聚合乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯乳液、有机硅改性丙烯酸酯乳液、聚苯乙烯改性乳液、纯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液、水溶性氨基树脂和水溶性酚醛树脂组成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述酸供体选自聚磷酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和甲酸组成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述碳供体选自季戊四醇、二季戊四醇、山梨醇、丁四醇、淀粉、环己六醇和麦芽糖组成的组中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的改进型防火涂料，其特征在于：所述发泡剂选自三聚氰胺、双氰胺、聚酰胺、密胺、聚脲、胍、甘氨酸和尿素组成的组中的一种或多种。
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